贵州白马洞铀矿床地球化学特征

李元利+孟玮

摘 要：该文选取贵州白马洞铀矿岩石和脉体矿物作为研究对象，通过对与成矿作用密切相关的热液矿物—方解石、石英等矿物的微量元素地球化学特征进行分析，从微量元素地球化学角度，研究了白马洞地区的脉体地球化学特征，探讨铀矿的热液来源，发现白马洞成矿流体主要来源于地幔，黑色岩系是铀矿形成的铀源层。

关键词：贵州白马洞 铀矿床 脉体 地球化学特征

中图分类号：X142 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）03（b）-0098-02

1 地质背景

研究区白马洞504铀矿床位于“扬子准地台、黔北台隆”之“黔中隆起”南部，白马洞断裂北侧与牛洞断裂（F2）锐角夹持部位，含铀地段地表面积0.75 km2，南北宽150～400 m，矿床内出露的地层以下寒武统清虚洞组、中寒武统高台组、石冷水组及中、上寒武统娄山关群为主。从沉积环境和沉积特征分析，504矿床含矿岩系为局限海台地相与台地边缘浅滩相沉积。

矿床内构造，以断裂为主，褶皱规模较小，且局限在白马洞断裂与犀牛洞断层锐角（约60 °）夹持部位，或大断裂旁侧，白马洞断裂与犀牛洞断裂控制了矿床的空间分布与富集特征。

矿床内褶皱断裂发育，蚀变作用强烈，矿化赋存在清虚洞组与石冷水组的蚀变岩石带中。白马洞矿床受燕山期构造控制，位于纳雍-玉屏深断裂之旁侧洋水背斜东翼的挠曲部位。矿体中可见硅化、褐铁矿化、赤铁矿化。黑色岩系中铀含量普遍较高，但不是所有的黑色岩系都可以形成铀矿（化），只有经过后期改造之后，才有可能形成铀矿（化）。因此，黑色岩系是铀矿形成的铀源层（图1）。

2 矿床岩石微量元素地球化学特征

由于微量元素在岩石和矿物中的含量甚微，其地球化学性质独特，在地质地球化学过程中它们的浓度可发生明显的变化，因而可作为地质地球化学过程的“指示剂”、“示踪剂”或“探途元素”[1]。

如图2可见，白马洞矿床岩石个样品微量元素与原始地幔的比值变化曲线基本一致，说明这些样品的微量元素来源相同，相对含量较高的元素有Ba，U，Pb。Ba属于分散元素。Nb与Zr的分布特征相同，为地幔元素。

从Zn-Ni-Co三角图上可以看出大部分样品落在热水沉积区内，反映出白马洞矿区区震旦系灯影组和寒武系牛蹄塘组这套黑色岩系在成因上与热水沉积作用有关，由于后期的改造作用而成矿。

3 矿床岩石稀土元素地球化学特征

在反映研究区物源性质的指标中，稀土元素分布模式是最可靠的指标之一。源自上地壳的稀土元素具有轻稀土富集、重稀土含量稳定和明显的负Eu异常等特征[2]。

如图3，白马洞矿床岩石样品经球粒陨石标准化后，显示与上地壳基本一致的分布模式。ΣREE大约为75.96，LREE总量为68.22，HREE总量为7.74。LREE明显大于HREE，而且除了BMD-002-3都出现了Eu负异常。说明白马洞地区的沉积岩的原始物质应来源自上地壳。

从数据看出稀土元素总量平均为149.01×10-6，平均含量较高，粘土矿物对稀土元素有很好的吸附作用，这可能与沉积物中的粘土物质对稀土元素的吸附作用有关。样品的LREE/HREE值为3.05～6.22，平均为4.78，LaN/YbN在4.01～11.00之间，球粒陨石标准化曲线向右倾，如图3（1）所示，轻稀土元素右倾的幅度较重稀土元素大。δCe在0.37～0.72之间变化，均显示Ce的明显负异常，δEu为0.68～3.25，变化范围较大，正负异常都有。

研究表明，海相化学沉积和生物沉积以及与大量海水发生混合的海底热液都具有同海水相似的稀土配分模式，表现为稀土总量不高，δCe具有明显的负异 常，w（LREE）/w（HREE）较小，北美页岩组合样标准化曲线近于水平或左倾。从图3（2）可以看出本区黑色岩系样品稀土元素北美页岩标准化分布模式图左倾，稀土总量较低，具有明显的Ce负异常，反映出该沉积区具有海底热液的沉积特征。

硅质岩、黑色岩系中镍钼矿层的Eu正异常可能源于沉积过程中较高温、强还原性热液的注入有关[3]。图4中GZ24显示明显的Eu正异常，反映出震旦系灯影组在沉积时可能有高温、强还原性热液的加入，还可以看出Eu正负异常都存在，岩石学分析显示GZ24为震旦系灯影组较纯的硅质白云岩，G29为寒武系牛蹄塘组内的石英脉，以上特征均显示矿区内黑色岩系中的岩石可能受到了后期热液的改造作用。

4 脉体微量元素地球化学特征

图5为白马洞铀矿床方解石、石英和黄铁矿的微量元素相对于原始地幔的标准化组成图，从图中可以看出，方解石、石英和黄铁矿具有相似的微量元素组成特征，且配分形态基本一致，说明形成方解石、石英、和黄铁矿的流体来源相同。

从其相关性特征分析，U与Zr、Ta、Ni等深源元素具有显著的正相关，与前人对该区沥青铀矿的研究结果一致，说明成矿流体主要来源于深部。这一规律对贵州地区碳硅泥岩型铀矿的找矿和预测工作具有十分重要的指导意义[4]。

5 结语

岩石微量元素和稀土元素地球化学特征显示白马洞铀矿点显示与上地壳基本一致的分布模式，方解石、石英的微量元素组成特征和配分模式均说明白马洞成矿流体主要来源于地幔，黑色岩系是铀矿形成的铀源层，后期的热改造事件导致了铀的局部富集。从微量元素其相关性特征分析，U与Zr、Ta、Co、Ni等深源元素具有显著的正相关，与前人对该区沥青铀矿的研究结果一致，说明成矿流体主要来源于深部。

参考文献

[1] 韩吟文，马振东.地球化学[M].北京：地质出版社，2003.

[2] Shield G，Stille P.Diagenetic constrains on the use of cerium anomalies as paleoseawater redox proxies：An isotopic and REE study of Cambrian phosphofites [J].chemical Geology，2001，175（1/2）：29-48.

[3] 李胜荣.黑色岩系中贵金属富集层的成因：来自固定铵的佐证[J].地质地球化学，1997（1）：18-23.

[4] 陈友良，侯明才，朱西养，等.若尔盖铀矿田含矿岩系的岩石特征及成因探讨[J].成都理工大学学报（自然科学版），2007，53（4）：555-558.endprint

摘 要：该文选取贵州白马洞铀矿岩石和脉体矿物作为研究对象，通过对与成矿作用密切相关的热液矿物—方解石、石英等矿物的微量元素地球化学特征进行分析，从微量元素地球化学角度，研究了白马洞地区的脉体地球化学特征，探讨铀矿的热液来源，发现白马洞成矿流体主要来源于地幔，黑色岩系是铀矿形成的铀源层。

关键词：贵州白马洞 铀矿床 脉体 地球化学特征

中图分类号：X142 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）03（b）-0098-02

1 地质背景

研究区白马洞504铀矿床位于“扬子准地台、黔北台隆”之“黔中隆起”南部，白马洞断裂北侧与牛洞断裂（F2）锐角夹持部位，含铀地段地表面积0.75 km2，南北宽150～400 m，矿床内出露的地层以下寒武统清虚洞组、中寒武统高台组、石冷水组及中、上寒武统娄山关群为主。从沉积环境和沉积特征分析，504矿床含矿岩系为局限海台地相与台地边缘浅滩相沉积。

矿床内构造，以断裂为主，褶皱规模较小，且局限在白马洞断裂与犀牛洞断层锐角（约60 °）夹持部位，或大断裂旁侧，白马洞断裂与犀牛洞断裂控制了矿床的空间分布与富集特征。

矿床内褶皱断裂发育，蚀变作用强烈，矿化赋存在清虚洞组与石冷水组的蚀变岩石带中。白马洞矿床受燕山期构造控制，位于纳雍-玉屏深断裂之旁侧洋水背斜东翼的挠曲部位。矿体中可见硅化、褐铁矿化、赤铁矿化。黑色岩系中铀含量普遍较高，但不是所有的黑色岩系都可以形成铀矿（化），只有经过后期改造之后，才有可能形成铀矿（化）。因此，黑色岩系是铀矿形成的铀源层（图1）。

2 矿床岩石微量元素地球化学特征

由于微量元素在岩石和矿物中的含量甚微，其地球化学性质独特，在地质地球化学过程中它们的浓度可发生明显的变化，因而可作为地质地球化学过程的“指示剂”、“示踪剂”或“探途元素”[1]。

如图2可见，白马洞矿床岩石个样品微量元素与原始地幔的比值变化曲线基本一致，说明这些样品的微量元素来源相同，相对含量较高的元素有Ba，U，Pb。Ba属于分散元素。Nb与Zr的分布特征相同，为地幔元素。

从Zn-Ni-Co三角图上可以看出大部分样品落在热水沉积区内，反映出白马洞矿区区震旦系灯影组和寒武系牛蹄塘组这套黑色岩系在成因上与热水沉积作用有关，由于后期的改造作用而成矿。

3 矿床岩石稀土元素地球化学特征

在反映研究区物源性质的指标中，稀土元素分布模式是最可靠的指标之一。源自上地壳的稀土元素具有轻稀土富集、重稀土含量稳定和明显的负Eu异常等特征[2]。

如图3，白马洞矿床岩石样品经球粒陨石标准化后，显示与上地壳基本一致的分布模式。ΣREE大约为75.96，LREE总量为68.22，HREE总量为7.74。LREE明显大于HREE，而且除了BMD-002-3都出现了Eu负异常。说明白马洞地区的沉积岩的原始物质应来源自上地壳。

从数据看出稀土元素总量平均为149.01×10-6，平均含量较高，粘土矿物对稀土元素有很好的吸附作用，这可能与沉积物中的粘土物质对稀土元素的吸附作用有关。样品的LREE/HREE值为3.05～6.22，平均为4.78，LaN/YbN在4.01～11.00之间，球粒陨石标准化曲线向右倾，如图3（1）所示，轻稀土元素右倾的幅度较重稀土元素大。δCe在0.37～0.72之间变化，均显示Ce的明显负异常，δEu为0.68～3.25，变化范围较大，正负异常都有。

研究表明，海相化学沉积和生物沉积以及与大量海水发生混合的海底热液都具有同海水相似的稀土配分模式，表现为稀土总量不高，δCe具有明显的负异 常，w（LREE）/w（HREE）较小，北美页岩组合样标准化曲线近于水平或左倾。从图3（2）可以看出本区黑色岩系样品稀土元素北美页岩标准化分布模式图左倾，稀土总量较低，具有明显的Ce负异常，反映出该沉积区具有海底热液的沉积特征。

硅质岩、黑色岩系中镍钼矿层的Eu正异常可能源于沉积过程中较高温、强还原性热液的注入有关[3]。图4中GZ24显示明显的Eu正异常，反映出震旦系灯影组在沉积时可能有高温、强还原性热液的加入，还可以看出Eu正负异常都存在，岩石学分析显示GZ24为震旦系灯影组较纯的硅质白云岩，G29为寒武系牛蹄塘组内的石英脉，以上特征均显示矿区内黑色岩系中的岩石可能受到了后期热液的改造作用。

4 脉体微量元素地球化学特征

图5为白马洞铀矿床方解石、石英和黄铁矿的微量元素相对于原始地幔的标准化组成图，从图中可以看出，方解石、石英和黄铁矿具有相似的微量元素组成特征，且配分形态基本一致，说明形成方解石、石英、和黄铁矿的流体来源相同。

从其相关性特征分析，U与Zr、Ta、Ni等深源元素具有显著的正相关，与前人对该区沥青铀矿的研究结果一致，说明成矿流体主要来源于深部。这一规律对贵州地区碳硅泥岩型铀矿的找矿和预测工作具有十分重要的指导意义[4]。

5 结语

岩石微量元素和稀土元素地球化学特征显示白马洞铀矿点显示与上地壳基本一致的分布模式，方解石、石英的微量元素组成特征和配分模式均说明白马洞成矿流体主要来源于地幔，黑色岩系是铀矿形成的铀源层，后期的热改造事件导致了铀的局部富集。从微量元素其相关性特征分析，U与Zr、Ta、Co、Ni等深源元素具有显著的正相关，与前人对该区沥青铀矿的研究结果一致，说明成矿流体主要来源于深部。

参考文献

[1] 韩吟文，马振东.地球化学[M].北京：地质出版社，2003.

[2] Shield G，Stille P.Diagenetic constrains on the use of cerium anomalies as paleoseawater redox proxies：An isotopic and REE study of Cambrian phosphofites [J].chemical Geology，2001，175（1/2）：29-48.

[3] 李胜荣.黑色岩系中贵金属富集层的成因：来自固定铵的佐证[J].地质地球化学，1997（1）：18-23.

[4] 陈友良，侯明才，朱西养，等.若尔盖铀矿田含矿岩系的岩石特征及成因探讨[J].成都理工大学学报（自然科学版），2007，53（4）：555-558.endprint

摘 要：该文选取贵州白马洞铀矿岩石和脉体矿物作为研究对象，通过对与成矿作用密切相关的热液矿物—方解石、石英等矿物的微量元素地球化学特征进行分析，从微量元素地球化学角度，研究了白马洞地区的脉体地球化学特征，探讨铀矿的热液来源，发现白马洞成矿流体主要来源于地幔，黑色岩系是铀矿形成的铀源层。

关键词：贵州白马洞 铀矿床 脉体 地球化学特征

中图分类号：X142 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）03（b）-0098-02

1 地质背景

研究区白马洞504铀矿床位于“扬子准地台、黔北台隆”之“黔中隆起”南部，白马洞断裂北侧与牛洞断裂（F2）锐角夹持部位，含铀地段地表面积0.75 km2，南北宽150～400 m，矿床内出露的地层以下寒武统清虚洞组、中寒武统高台组、石冷水组及中、上寒武统娄山关群为主。从沉积环境和沉积特征分析，504矿床含矿岩系为局限海台地相与台地边缘浅滩相沉积。

矿床内构造，以断裂为主，褶皱规模较小，且局限在白马洞断裂与犀牛洞断层锐角（约60 °）夹持部位，或大断裂旁侧，白马洞断裂与犀牛洞断裂控制了矿床的空间分布与富集特征。

矿床内褶皱断裂发育，蚀变作用强烈，矿化赋存在清虚洞组与石冷水组的蚀变岩石带中。白马洞矿床受燕山期构造控制，位于纳雍-玉屏深断裂之旁侧洋水背斜东翼的挠曲部位。矿体中可见硅化、褐铁矿化、赤铁矿化。黑色岩系中铀含量普遍较高，但不是所有的黑色岩系都可以形成铀矿（化），只有经过后期改造之后，才有可能形成铀矿（化）。因此，黑色岩系是铀矿形成的铀源层（图1）。

2 矿床岩石微量元素地球化学特征

由于微量元素在岩石和矿物中的含量甚微，其地球化学性质独特，在地质地球化学过程中它们的浓度可发生明显的变化，因而可作为地质地球化学过程的“指示剂”、“示踪剂”或“探途元素”[1]。

如图2可见，白马洞矿床岩石个样品微量元素与原始地幔的比值变化曲线基本一致，说明这些样品的微量元素来源相同，相对含量较高的元素有Ba，U，Pb。Ba属于分散元素。Nb与Zr的分布特征相同，为地幔元素。

从Zn-Ni-Co三角图上可以看出大部分样品落在热水沉积区内，反映出白马洞矿区区震旦系灯影组和寒武系牛蹄塘组这套黑色岩系在成因上与热水沉积作用有关，由于后期的改造作用而成矿。

3 矿床岩石稀土元素地球化学特征

在反映研究区物源性质的指标中，稀土元素分布模式是最可靠的指标之一。源自上地壳的稀土元素具有轻稀土富集、重稀土含量稳定和明显的负Eu异常等特征[2]。

如图3，白马洞矿床岩石样品经球粒陨石标准化后，显示与上地壳基本一致的分布模式。ΣREE大约为75.96，LREE总量为68.22，HREE总量为7.74。LREE明显大于HREE，而且除了BMD-002-3都出现了Eu负异常。说明白马洞地区的沉积岩的原始物质应来源自上地壳。

从数据看出稀土元素总量平均为149.01×10-6，平均含量较高，粘土矿物对稀土元素有很好的吸附作用，这可能与沉积物中的粘土物质对稀土元素的吸附作用有关。样品的LREE/HREE值为3.05～6.22，平均为4.78，LaN/YbN在4.01～11.00之间，球粒陨石标准化曲线向右倾，如图3（1）所示，轻稀土元素右倾的幅度较重稀土元素大。δCe在0.37～0.72之间变化，均显示Ce的明显负异常，δEu为0.68～3.25，变化范围较大，正负异常都有。

研究表明，海相化学沉积和生物沉积以及与大量海水发生混合的海底热液都具有同海水相似的稀土配分模式，表现为稀土总量不高，δCe具有明显的负异 常，w（LREE）/w（HREE）较小，北美页岩组合样标准化曲线近于水平或左倾。从图3（2）可以看出本区黑色岩系样品稀土元素北美页岩标准化分布模式图左倾，稀土总量较低，具有明显的Ce负异常，反映出该沉积区具有海底热液的沉积特征。

硅质岩、黑色岩系中镍钼矿层的Eu正异常可能源于沉积过程中较高温、强还原性热液的注入有关[3]。图4中GZ24显示明显的Eu正异常，反映出震旦系灯影组在沉积时可能有高温、强还原性热液的加入，还可以看出Eu正负异常都存在，岩石学分析显示GZ24为震旦系灯影组较纯的硅质白云岩，G29为寒武系牛蹄塘组内的石英脉，以上特征均显示矿区内黑色岩系中的岩石可能受到了后期热液的改造作用。

4 脉体微量元素地球化学特征

图5为白马洞铀矿床方解石、石英和黄铁矿的微量元素相对于原始地幔的标准化组成图，从图中可以看出，方解石、石英和黄铁矿具有相似的微量元素组成特征，且配分形态基本一致，说明形成方解石、石英、和黄铁矿的流体来源相同。

从其相关性特征分析，U与Zr、Ta、Ni等深源元素具有显著的正相关，与前人对该区沥青铀矿的研究结果一致，说明成矿流体主要来源于深部。这一规律对贵州地区碳硅泥岩型铀矿的找矿和预测工作具有十分重要的指导意义[4]。

5 结语

岩石微量元素和稀土元素地球化学特征显示白马洞铀矿点显示与上地壳基本一致的分布模式，方解石、石英的微量元素组成特征和配分模式均说明白马洞成矿流体主要来源于地幔，黑色岩系是铀矿形成的铀源层，后期的热改造事件导致了铀的局部富集。从微量元素其相关性特征分析，U与Zr、Ta、Co、Ni等深源元素具有显著的正相关，与前人对该区沥青铀矿的研究结果一致，说明成矿流体主要来源于深部。

参考文献

[1] 韩吟文，马振东.地球化学[M].北京：地质出版社，2003.

[2] Shield G，Stille P.Diagenetic constrains on the use of cerium anomalies as paleoseawater redox proxies：An isotopic and REE study of Cambrian phosphofites [J].chemical Geology，2001，175（1/2）：29-48.

[3] 李胜荣.黑色岩系中贵金属富集层的成因：来自固定铵的佐证[J].地质地球化学，1997（1）：18-23.

[4] 陈友良，侯明才，朱西养，等.若尔盖铀矿田含矿岩系的岩石特征及成因探讨[J].成都理工大学学报（自然科学版），2007，53（4）：555-558.endprint